[發(fā)明專利]一種用于離子遷移譜儀的遷移管及離子遷移譜儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810414625.0
• 申請日: 2018-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN108807130B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于建娜;賈旭;張航航;楊孟迪;劉文杰
• 申請（專利權(quán)）人: 塔里木大學(xué)
• 主分類號(hào): H01J49/02
• 分類號(hào): H01J49/02;H01J49/06
• 代理公司: 37221 濟(jì)南圣達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張勇

本發(fā)明公開了一種用于離子遷移譜儀的遷移管及離子遷移譜儀，離子遷移譜儀的遷移管包括遷移管，遷移管采用無機(jī)導(dǎo)電材料改性的有機(jī)高分子聚合物，經(jīng)擠壓、模壓、注射、3D打印或機(jī)械切削成型，無機(jī)導(dǎo)電材料的含量為1％～40％；遷移管的內(nèi)部設(shè)置有離子門，通過離子門將遷移管劃分為反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)，遷移管的進(jìn)口端設(shè)置有離子探測板，距離離子探測板前方0.5mm～1mm處設(shè)置有金屬柵網(wǎng)，金屬柵網(wǎng)與離子探測板相互平行，遷移管的外側(cè)纏繞有加熱裝置，加熱裝置上設(shè)置有溫度探頭。本發(fā)明的遷移管電場均勻程度高，加工精度高，不怕震動(dòng)和電磁干擾，無需外接電阻形成線性梯度電場，內(nèi)部氣流分布均勻，有利于提高離子遷移譜的分辨率和靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大氣壓下離子遷移譜儀器中的離子遷移管，具體涉及一種全密封一體化的離子遷移區(qū)內(nèi)部電場為均勻電場的遷移管及離子遷移譜儀。

背景技術(shù)

離子遷移譜(IMS)利用氣態(tài)離子在線性電場中具有不同飛行速率而對不同化合物進(jìn)行區(qū)分和定量的一種分析方法。離子遷移譜分析法靈敏度高，分析成本低，特別適合于現(xiàn)場分析，在爆炸物檢測，毒品分析，揮發(fā)性氣體分析等領(lǐng)域具有應(yīng)用非常廣泛。

離子遷移譜通常需要一個(gè)遷移管，遷移管的材質(zhì)，參數(shù)和性能在很大程度上決定了離子遷移譜儀的性能，包括分辨率、靈敏度和最高使用溫度等。為得到一個(gè)線性梯度電場，通常的做法是采用金屬導(dǎo)電環(huán)和絕緣環(huán)交替排列的方式，金屬環(huán)和金屬環(huán)之間采用電阻相互連接，遷移管的首環(huán)和尾環(huán)分別接直流高壓及地，以形成遷移管的內(nèi)部的線性電場。絕緣環(huán)的材料通常為陶瓷、玻璃、聚四氟乙烯及聚醚醚酮等。遷移管內(nèi)電場的均勻性取決于金屬環(huán)和絕緣環(huán)的內(nèi)外徑及厚度，以及各部件的加工和裝配精度。為了屏蔽外部電磁環(huán)境，金屬環(huán)的內(nèi)外徑有一定的要求而不能太小，因而其體積和質(zhì)量都難于進(jìn)一步縮小，儀器的體積受到影響，便攜性差。為了保持遷移管的氣密性，金屬環(huán)和絕緣環(huán)的接觸面需要精密配合，加工和裝配難度較大。為了提高氣密性，一個(gè)較好的做法是將金屬環(huán)和絕緣環(huán)之間焊接起來，但不同材料之間的焊接難度較大，成本較高。離子遷移譜的分辨率取決于離子本身的特性，遷移電場的強(qiáng)度、離子注入脈沖的寬度及分離的溫度、遷移氣的種類及壓力等因素，除此之外，遷移管內(nèi)電場的均勻程序也是一個(gè)重要的因素。遷移管靠近管壁處的電場分布變動(dòng)較大，只有靠近中軸線的部分較為均勻，因而邊緣部份的離子受不均勻電場的影響需要較多的時(shí)間到達(dá)遷移管的出口，需要減小離子接收器(檢測器)的面積以提高譜圖的分辨率，但這種做法減少了檢測到離子的數(shù)量，因而顯著的降低了靈敏度。為提高電場的均勻度，一個(gè)有效的方法是盡可能的減小金屬環(huán)和絕緣環(huán)的厚度，但這種做法導(dǎo)致裝配遷移管的部件數(shù)量較多，成本增大，且密封及施加電壓的難度也隨之增加。還有一個(gè)方法是修改導(dǎo)電金屬環(huán)電極的結(jié)構(gòu)，將電極環(huán)結(jié)構(gòu)由軸向方向上內(nèi)緣厚度等于外緣厚度改變?yōu)檩S向方向上內(nèi)緣厚度小于外緣厚度，提高遷移管內(nèi)部電場均勻性。這種方法的加工難度大，同時(shí)遷移管內(nèi)部的氣流運(yùn)動(dòng)受到影響，密封較為困難。另一個(gè)方法是采用電阻玻璃作為遷移管的材質(zhì)，理論上可以得到很高的電場均勻度，有助于提高遷移譜的分辨率，但電阻玻璃的加工比較困難，玻璃的導(dǎo)熱性差，熱膨脹系數(shù)大，機(jī)械強(qiáng)度低，壽命較短，因而在實(shí)踐中較少采用。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對離子遷移譜已有的技術(shù)密封困難、電場均勻度低、質(zhì)量和體積難于縮小的問題，尚缺乏有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于離子遷移譜儀的遷移管及離子遷移譜儀，遷移管電場均勻程度高，加工精度高，不怕震動(dòng)和電磁干擾，無需外接電阻形成線性梯度電場，內(nèi)部氣流分布均勻，有利于提高離子遷移譜的分辨率和靈敏度。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種用于離子遷移譜儀的遷移管，所述遷移管采用無機(jī)導(dǎo)電材料改性的有機(jī)高分子聚合物，經(jīng)擠壓、模壓、注射、3D打印或機(jī)械切削成型，無機(jī)導(dǎo)電材料的含量為1％～40％。